水処理方法及びこの水処理方法に用いる水処理装置
【課題】エネルギーコストをあまりかけず、かつ、装置を大型化することなく、水処理を効率よく行うことができる水処理方法及びこの水処理方法に用いる水処理装置を提供することを目的としている。
【解決手段】放電空間内に被処理水Ｗを水滴化して噴射し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理方法であって、水滴Ｍの噴射方向に向かうように、酸素を含む混合気体Ｇを噴射して、この混合気体Ｇと噴射された水滴Ｍとを放電空間内で衝突させるようにした。
【解決手段】放電空間内に被処理水Ｗを水滴化して噴射し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理方法であって、水滴Ｍの噴射方向に向かうように、酸素を含む混合気体Ｇを噴射して、この混合気体Ｇと噴射された水滴Ｍとを放電空間内で衝突させるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水、下水、排水等に含有される有機物、無機物、微生物を分解処理する水処理方法及びこの水処理方法に用いる水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上水、下水、産業排水、プールなどの分野で、水中の有機物の酸化分解、殺菌、脱臭等の処理のためにオゾンが用いられている（特許文献１参照）。
しかしながら、オゾンは酸化力が弱く、親水化、低分子化はできても無機化することはできない。また、ダイオキシン等の難分解性有機物は分解できない。
【０００３】
そこで、処理能力を向上させるために、放電によりオゾンを発生させるとともに、オゾンより酸化力が強いＯＨラジカルやＯラジカル等を発生させ、このオゾン及びラジカルを含む放電空間（放電場）に被処理水を曝すことによって、オゾンだけでなく、ラジカルによっても酸化処理するようにした水処理装置が提案されている（特許文献２参照）。
しかし、ラジカルは寿命が短く、消滅しやすく、そのため効率が悪く、上記のような先に提案された水処理装置ではラジカルによる酸化作用を十分に発揮させることができない。
【０００４】
そこで、本発明の発明者は、接地電極である円筒電極の中心軸に沿って電圧印加電極である線状電極を設け、線状電極に高電圧を印加して両電極間で放電を生じさせるとともに、この放電空間に被処理水を水滴状にして供給し、放電空間内で生じるラジカルやオゾン等の活性種によって被処理水中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置を先に提案している（特許文献３参照）。
すなわち、この水処理装置は、放電によってラジカルやオゾンをつぎつぎに発生させるとともに、被処理水を水滴化して、このラジカルやオゾンとの接触表面積を上げることによって処理効率を良くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６７０９６号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９９７７号公報
【特許文献３】特開２００９−２４１０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記先に提案された水処理装置の場合、従来の方法に比べれば処理効率がよかったが、実用化するにあたってはさらに処理効率をよくすることが求められている。
すなわち、上記水処理装置においては、水滴ができるだけ長時間放電空間に止まっている必要があるが、水滴を長時間放電空間に止まっているようにするには、電極を大きく長くすることが必要になり、装置が大型化するとともに、放電に要する電気エネルギーも多量に必要となり、コストがかかるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みて、エネルギーコストをあまりかけず、かつ、装置を大型化することなく、水処理を効率よく行うことができる水処理方法及びこの水処理方法に用いる水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明にかかる水処理方法（以下、「本発明の水処理方法」と記す）は、放電空間内に被処理水を水滴化して噴射し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理方法であって、水滴の噴射方向に向かうように、酸素を含む気体を噴射して、この気体と噴射された水滴とを前記放電空間内で衝突させることを特徴としている。
【０００９】
一方、本発明にかかる水処理装置（以下、「本発明の水処理装置」と記す）は、被処理水噴射ノズルから噴射された被処理水の水滴を放電空間内に供給し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置であって、被処理水噴射ノズルから噴射された水滴の噴射方向と異なる方向から放電空間内で水滴と衝突するように酸素を含む気体を噴射する気体噴射ノズルを備えることを特徴としている。
【００１０】
本発明において、放電方式は、高エネルギーの電子や紫外線が発生する放電が発生すれば、特に限定されないが、一方の電極を電圧印加電極とし、他方の電極を接地電極と、電圧印加電極に高圧パルス電圧を印加する方式が挙げられる。
上記電圧印加電極及び接地電極の材質は、特に限定されないが、耐食性を考慮するとチタンやステンレス鋼が好ましい。
【００１１】
電極の形状は、特に限定されないが、接地電極としては、特に限定されないが、円筒電極、円筒メッシュ電極などの円筒状電極、平板電極などが挙げられる。
一方、電圧印加電極としては、例えば、接地電極が円筒状電極の場合、円筒状電極の中心軸に沿って設けられるワイヤー電極、ネジ状電極、剣山状電極、ワイヤーブラシ状電極などが挙げられ、接地電極が平板電極の場合、この平板電極に平行に設けられる平板電極が挙げられる。
【００１２】
また、電圧印加電極及び接地電極は、処理室内に1対だけでなく複数対設けるようにしても構わない。
【００１３】
電圧印加電極と接地電極との間に印加される放電電圧は、放電が起きる電圧であれば特に限定されない。
【００１４】
本発明において、気体噴射ノズルから噴射される気体は、酸素を含んでいて、放電空間で発生するＯＨラジカル、Ｏラジカルやオゾンなどの活性種の発生を促進できれば、特に限定されないが、２５〜９０容量％（より好ましくは４０〜９０容量％）の酸素を含むことが好ましい。
すなわち、気体中の酸素濃度が低すぎると、ＯＨラジカルやＯラジカルの発生量が不足し、分解効率が悪くなり、気体中の酸素濃度が高すぎると、分解効率は高くなるものの、放電状態が安定しないおそれがある。
なお、酸素以外の気体としては、特に限定されないが、窒素が好ましい。
【００１５】
酸素と窒素を上記濃度範囲に混合して供給する方法としては、特に限定されないが、例えば、以下のような方法が挙げられる。
（１）酸素ボンベ及び窒素ボンベからポンプを用いて酸素ガス及び窒素ガスを配管でそれぞれ処理室に送り、それぞれ放電空間の水滴に向かうように供給するとともに、処理室内で酸素と窒素を混合する方法。
（２）酸素ガスの配管と窒素ガスの配管を途中で合流させて混合したのち、処理室内に送る方法。
（３）ＰＳＡ(Pressure Swing Adsorption)酸素濃縮装置及びブロワを用いて高濃度の酸素ガス及び空気を途中で合流させたのち、所定の濃度として処理室内に送る方法。
【００１６】
気体噴射ノズル及び被処理水噴射ノズルの噴射方向は、噴射された気体と水滴とが、放電空間内で衝突すれば、特に限定されないが、気体噴射ノズルの噴射孔の中心軸と被処理水噴射ノズルの噴射孔の中心軸とが同一線状に並ぶように配置することが好ましい。
気体噴射ノズル及び被処理水噴射ノズルの噴射パターンは、特に限定はされないが、放電空間の気体噴射ノズル及び被処理水噴射ノズルの噴射方向に直交する任意の面で、気体噴射ノズルから噴射された気体の広がり面積と、被処理水噴射ノズルから噴射された水滴の広がり面積とが一致する完全に重なるように噴射されることが好ましい。
【００１７】
そして、例えば、接地電極が円筒メッシュ電極であって、気体噴射ノズルから噴射される気体及び被処理水噴射ノズルから噴射される水滴をそれぞれ円筒メッシュ電極の網目を通過させて放電空間内に供給する方式においては、円筒メッシュ電極の中心軸方向が長いため、噴射方向に直交する面での噴射パターンが、円筒メッシュ電極の中心軸方向が長い長方形あるいは楕円形状に噴射することが好ましい。すなわち、充四角錘型あるいは扇型の噴射パターンの噴射ノズルを用いることが好ましい。
一方、接地電極が円筒状電極であって、中心軸方向の一方に気体噴射ノズルを設け、他方に被処理水噴射ノズルを設け、それぞれ円筒状電極の円筒の端部から円筒状電極内に供給する方式においては、円筒状電極の中心軸に直交する面において円形となるように噴射することが好ましい。すなわち、充円錐型の噴射パターンの噴射ノズルを用いることが好ましい。
【００１８】
さらに、被処理水噴射ノズル及び気体噴射ノズルは、衝突位置を調整できるように、その少なくともいずれか一方が、他方に対して進退可能に設けられていることが好ましい。
なお、上記被処理水噴射ノズルから噴射される水滴の大きさは、電極の大きさ等によって適宜好ましい範囲が決定される。すなわち、水滴は、電空間内で発生するラジカル及びオゾンとの接触を高めるために、出来るだけ細かくして、放電空間内に集中して噴射供給されることが好ましいが、あまり細かくすると、噴角が広がり、放電空間内に供給されない水滴が増えて、逆に処理効率が悪くなるおそれがある。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように、本発明にかかる水処理方法及び水処理装置は、放電空間内に被処理水を水滴化して噴射し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理方法であって、水滴の噴射方向に向かうように、酸素を含む気体を噴射して、この気体と噴射された水滴とを前記放電空間内で衝突させるようになっているので、エネルギーコストをあまりかけず、かつ、装置を大型化することなく、水処理を効率よく行うことができる。
【００２０】
すなわち、被処理水噴射ノズルから噴射された水滴は、反対方向から気体噴射ノズルから噴射された気体と放電空間内で衝突することによって、噴射方向の運動エネルギーが失われ、減速して、放電空間内での滞留時間が長くなる。また、衝突によって細かい水滴に粉砕される水滴も発生する。
したがって、放電空間で発生する活性種に長時間曝されるとともに、活性種に接触する被処理水の時間あたりの表面積が大きくなり、処理効率が向上する。
【００２１】
また、気体噴射される気体が、活性種であるラジカルやオゾンの発生源である酸素を含んでいるので、別途酸素供給手段を設ける必要がない。
したがって、エネルギーコストをあまりかけず、かつ、装置を大型化する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明にかかる水処理装置の第１の実施の形態を説明する概略図である。
【図２】図１の水処理装置の高電圧パルス発生装置の回路図である。
【図３】本発明にかかる水処理装置の第２の実施の形態の要部を模式的にあらわす図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本発明にかかる水処理装置の第１の実施の形態をあらわしている。
【００２４】
図１に示すように、この水処理装置１ａは、処理室２と、円筒状電極３と、線状電極４と、処理水貯槽５と、ポンプ６と、被処理水噴射ノズル７ａと、気体噴射ノズル７ｂと、被処理水供給管７１と、混合気体供給手段８ａと、高圧電源である高電圧パルス発生装置１０と、を備えている。
処理室２は、例えば、アクリル樹脂等の絶縁材料で形成され、あるいは、ステンレス鋼の筒状体の内面が絶縁材料で被覆された形成されて、円筒状をしている。
【００２５】
処理室２は、上蓋２３を備え、この上蓋２３に被処理水噴射ノズル７ａが噴射孔を下方に向けるとともにその中心軸を処理室２の中心軸に一致させるように固定されている。
処理室２の下端部には、排気管２５が設けられている。排気管２５の途中または出口にはオゾン除去フィルター等のオゾン除去装置を設けることが好ましい。
【００２６】
円筒状電極３は、例えば、ステンレス鋼製の２．５メッシュ、線径１．１ｍｍの金網を円筒状に加工することによって得られ、外径が処理室本体２１の内径より少し小さくなっている。
線状電極４は、例えば、直径１ｍｍのチタン鋼線で形成され、円筒状電極３の中心軸に沿うように設けられている。
【００２７】
処理水貯槽５ａは、槽本体５１と、蓋５２とを備えている。
槽本体５１は、上部開口の箱状をして下端でポンプ６に接続されている。
【００２８】
蓋５２は、処理室２の下端開口を臨む部分に設けた孔５２ａを除き、槽本体５１の上部開口を閉じ、かつ、処理室２を下方から支持するとともに、気体噴射ノズル７ｂが噴射孔を上方に向けるとともにその中心軸を処理室２の中心軸に一致させるように固定されている。る。
ポンプ６は、槽本体５１中の貯留された被処理水Ｗを、被処理水供給管７１を介して被処理水噴射ノズル７ａに送るようになっている。
【００２９】
被処理水噴射ノズル７ａは、被処理水を粒径が１５００μｍ以下の水滴Ｍからなるミスト状態にして噴射するようになっている。
また、被処理水噴射ノズル７ａは、噴射孔の中心軸が円筒状電極３の中心軸に一致するとともに、被処理水噴射ノズル７ａから噴射される全ての水滴が円筒状電極３の高さ方向の中央の水平面内で、円筒状電極３の内径とほぼ同じか少し小さい直径の円形内に収まるような噴角で充円錐状に被処理水を噴射するようになっている。なお、上記噴角とは、ノズルから噴射された被処理水ミスト中の水滴は放物線をえがきつつ落下するため、ノズルの噴射口から出た直後の被処理水ミストの広がり角度を意味する。
さらに、被処理水噴射ノズル７aは、図示していないが、周囲にねじが刻設されていて、このねじに螺合したナットを進退させることによって、気体噴射ノズル７ｂに対して進退するようになっている。
気体噴射ノズル７ｂは、噴射孔の中心軸が円筒状電極３の中心軸に一致するとともに、
気体噴射ノズル７ｂから噴射された気体が円筒状電極３の高さ方向の中央の水平面内で、円筒状電極３の内径とほぼ同じか少し小さい直径の円形内に収まるような噴角で充円錐状に気体として以下に述べる混合気体供給手段８ａから供給される混合気体Ｇを噴射するようになっている。
【００３０】
混合気体供給手段８ａは、酸素ボンベ８１と、酸素供給管８２と、窒素ボンベ８３と、窒素供給管８４と、ミキサー（マツモト機械製、GM-A２）８５と、混合気体供給管８６とを備えている。
【００３１】
ミキサー８５は、酸素ボンベ８１から酸素供給管８２を介して送られてきた酸素と、窒素ボンベ８３から窒素供給管８４を介して送られてきた窒素とを、酸素が所定の混合比率に混合するようになっている。
混合気体供給管８６は、ミキサー８５で混合されて得られた混合気体を気体噴射ノズル７ｂに供給するようになっている。
なお、混合気体中の酸素濃度は、２５容量％〜９０％に設定されている。
【００３２】
高電圧パルス発生装置１０は、図２に示すように、高圧直流電源１０１、コンデンサ１０２、抵抗１０３、トリガトロンギャップスイッチ１０４、パルストランス１０５およびトリガ回路１０６を備えている。
【００３３】
そして、高電圧パルス発生装置１０は、以下のように動作する。
すなわち、高圧直流電源１０１からの電流が抵抗１０３を介してコンデンサ１０２に供給され、コンデンサ１０２が充電される。目標電圧までコンデンサ１０２が充電された後、トリガ回路１０６からの高電圧のトリガパルスによりトリガトロンギャップスイッチ１０４がオン状態になる。このとき、コンデンサ１０２に充電された電荷がパルストランス１０５の１次側に流れ込み、相互インダクタンスにより２次側にパルス状の誘起電圧が発生する。
【００３４】
このようにしてパルストランス１０５の２次側に生じた高電圧パルスは、線状電極４と円筒状電極３との間に印加される。
すなわち、端子１０７が、線状電極４に導通状態にされ、端子１０８が円筒状電極４と導通状態にされる。
【００３５】
端子１０７、１０８間に出力されるパルスの繰り返し数は、トリガ回路１０６におけるトリガパルスの出力頻度を変えることによって制御される。また出力パルスの電圧は、高圧直流電源１０１の出力電圧を切り替えることによって制御される。
【００３６】
この水処理装置１ａは、以下のようにして、被処理水Ｗ中の有機化合物を分解処理する。
すなわち、処理水貯槽５に有機物等を含む被処理水Ｗを仕込む。
【００３７】
そして、高電圧パルス発生装置１０によって、円筒状電極３と線状電極４との間に、高電圧をパルス状に印加し、円筒状電極３内に上下方向に円柱状となった放電空間を形成する。また、ポンプ６を駆動させて、槽本体５１内の被処理水Ｗを、被処理水供給管７１を介して被処理水噴射ノズル７ａに送り、円筒状電極３の上方から円筒状電極３内に向かって水滴化して噴射するとともに、混合気体供給手段８ａから気体噴射ノズル７ｂに混合気体を送り、気体噴射ノズル７ｂから混合気体を円筒状電極３の下方から円筒状電極３内に向かって噴射する。
また、処理室２の下端まで落下してきた処理水は、孔５２ａを通り、槽本体５１内に戻り、被処理水Ｗと混ざり合い、再び被処理水供給管７１を介して被処理水噴射ノズル７ａに送られる。すなわち、循環する。
【００３８】
この水処理装置１ａは、上記のようになっており、処理水水槽５の槽本体５１内に貯留された被処理水Ｗが、ポンプ６によって被処理水供給管７１を介して被処理水噴射ノズル７ａに送られて、円筒状電極３と線状電極４との間に生じた放電空間内に向かって水滴Ｍにして噴射される。
そして、被処理水噴射ノズル７ａから噴射された水滴Ｍは、放電空間内で下方から噴射されてくる混合気体Ｇに衝突し、この衝突によって破砕されて小さな水滴になるとともに、混合気体圧によって落下速度が低下する。
【００３９】
したがって、放電空間で生じた活性種と、被処理水との接触総面積が大きくなるとともに、放電空間内での滞留時間が長くなり、被処理水の活性種との接触時間も長くなる。すなわち、処理効率が向上する。
【００４０】
また、この水処理装置１ａは、上記のように、気体噴射ノズル７ｂから、酸素が２５〜９０容量％、窒素が残部である混合気体Ｇが供給されるので、ＯＨラジカル、Ｏラジカルが多量に効率よく発生し、より処理を速く行うことができる。しかも、別途、酸素供給手段を設ける必要がないので、装置全体を大型化することもないし、エネルギーコストもあまりかからない。
さらに、この水処理装置１ａは、処理室２の下端まで落下してきた処理水が、孔５２ａを通り、槽本体５１内に戻り、被処理水と混ざり合い、再び被処理水供給管７１を介して被処理水噴射ノズル７ａに送られ、循環するようになっているので、被処理水中の処理対象物質を確実に処理することができる。
【００４１】
図３は、本発明にかかる水処理装置の第２の実施の形態をあらわしている。
図３に示すように、この水処理装置１ｂは、以下に述べる構成以外は、上記水処理装置１aと、同じ構成となっている。
【００４２】
すなわち、この水処理装置１ｂは、被処理水噴射ノズル７ｃ及び気体噴射ノズル７ｄが、処理室２内で、互いの噴射孔の中心軸が、同一線上に載るとともに、円筒状電極３の上下方向の中間位置で、円筒状電極３の中心軸に直交するように円筒状電極３を挟んで対向するように設けられている。
そして、被処理水噴射ノズル７ｃは、噴射された被処理水の水滴Ｍが円筒状電極３の網目を通過して放電空間内に供給されるとともに、水滴が円筒状電極３の中心軸に沿う垂直面に達したとき、上下方向が円筒状電極３の高さ方向の長さとほぼ同じ長さ、水平方向が円筒状電極３の内径とほぼ同じ長さの長方形に広がるように、四角錘形に被処理水を噴射するようになっている。
【００４３】
一方、気体噴射ノズル７ｄは、噴射された混合気体が円筒状電極３の網目を通過して放電空間内に供給されるとともに、円筒状電極３の中心軸に沿う垂直面に達したとき、上下方向が円筒状電極３の高さ方向の長さとほぼ同じ長さ、水平方向が円筒状電極３の内径とほぼ同じ長さの長方形に広がるように、四角錘形に混合気体を噴射するようになっている。
【００４４】
この水処理装置１ｂは、以上のように、被処理水噴射ノズル７ｃから噴射された水滴が、放電空間内で、気体噴射ノズル７ｄから噴射された混合気体に衝突し、細かく破砕されるとともに、水平方向の運動エネルギーが失われ、円筒状電極３の内部を下方に向かって落下するものが多くなる。したがって、被処理水との接触総面積が大きくなるとともに、放電空間内での滞留時間が長くなり、被処理水の活性種との接触時間も長くなる。すなわち、処理効率が向上する。
【００４５】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、高電圧パルス発生装置を備えていたが、高電圧パルス発生装置は市販のものを別途容易するようにしても構わない。
上記の実施の形態では、被処理水が循環するようになっていたが、被処理水槽と放電空間を通過した処理水を受ける処理水槽とを別に設けて循環させないようにしても構わない。
【００４６】
上記の実施の形態では、被処理水噴射ノズル及び気体噴射ノズルがそれぞれ処理室内に１つずつ設けられているが、複数ずつ設けられていても構わないし、被処理水噴射ノズルの数と気体噴射ノズルの数が異なっていても構わない。
上記の実施の形態では、円筒状電極がその中心軸を縦方向に向くように設けられていたが、円筒状電極を寝かせても構わない。
【００４７】
以下に、本発明の具体的な実施例を比較例と対比させて説明する。
【００４８】
（実施例１）
処理室２内に円筒状電極３と線状電極４とを平行に６対備えた以外は、図１に示す水処理装置１ａと同様の構成を備えた水処理装置を用い、以下の実験条件で被処理水としてインディゴカルミンの分解処理を行い、紫外可視分光光度計（島津製作所社製商品名ＵＶｍｉｎｉ−１２４０）を用いて６１０ｎｍでの吸光度によって、被処理水Ｗの処理時間の経過に伴う１分間当たりのインディゴカルミンの濃度低下量から分解速度を求めた。
〔実験条件〕
被処理水Ｗ中のインディゴカルミン初期濃度：約２０ｐｐｍ
被処理水Ｗ量：５リットル
被処理水Ｗの噴射速度（循環速度）：７Ｌ/分
充電電圧：２０ｋV
放電回数：１００回/秒
円筒状電極３の性状：２．５メッシュ、線径１．１ｍｍ、開孔率79.5％、溶接金網
円筒状電極３の外径：３９．５ｍｍ
円筒状電極３の長さ（中心軸方向の長さ）：３００ｍｍ
被処理水の水滴粒径：９２５μm
被処理水噴射ノズル７ａの噴霧パターン：充円錐
被処理水噴射ノズル７ａの噴角：１５°
被処理水噴射ノズル７ａから円筒状電極までの距離：１ｃｍ
混合気体の酸素窒素比： 酸素：窒素＝５０：５０
混合気体供給量：混合気体を処理室２内に１０Ｌ/分（常温・常圧）
混合気体噴射ノズル７ｂの噴霧パターン：充円錐
混合気体噴射ノズル７ｂの噴角：１５°
混合気体噴射ノズル７ｂから円筒電極までの距離：１ｃｍ
【００４９】
（実施例２）
処理室２内に円筒状電極３と線状電極４とを平行に６対備えた以外は、図２に示す水処理装置１ｂと同様の構成を備えた水処理装置を用い、以下の実験条件で被処理水としてインディゴカルミンの分解処理を行い、紫外可視分光光度計（島津製作所社製商品名ＵＶｍｉｎｉ−１２４０）を用いて６１０ｎｍでの吸光度によって、被処理水Ｗの処理時間の経過に伴う１分間当たりのインディゴカルミンの濃度低下量から分解速度を求めた。
〔実験条件〕
被処理水Ｗ中のインディゴカルミン初期濃度：約２０ｐｐｍ
被処理水Ｗ量：５リットル
被処理水Ｗの噴射速度（循環速度）：７Ｌ/分
充電電圧：２０ｋV
放電回数：１００回/秒
円筒状電極３の性状：２．５メッシュ、線径１．１ｍｍ、開孔率79.5％、溶接金網
円筒状電極３の外径：３９．５ｍｍ
円筒状電極３の長さ（中心軸方向の長さ）：３００ｍｍ
被処理水の水滴粒径：５２０μm
被処理水噴射ノズル７ｃの噴霧パターン：四角錘状
被処理水噴射ノズル７ｃの噴角：６５°
被処理水噴射ノズル７ｃから円筒状電極３までの距離：２３ｃｍ
混合気体の酸素窒素比： 酸素：窒素＝５０：５０
混合気体供給量：混合気体を処理室２内に１０Ｌ/分（常温・常圧）
気体噴射ノズル７ｄの噴射パターン：四角錘状
気体噴射ノズル７ｄの噴角：６５°
気体噴射ノズル７ｄから円筒電極までの距離：２３ｃｍ
【００５０】
（比較例１）
気体噴射ノズルから混合気体を噴射せず、処理室２の下方から単純に管径８mmのチューブを混合気体を処理室２内に供給した以外は、実施例１と同様にして処理を行うとともに、実施例１と同様にしてインディゴカルミンの分解速度を求めた。
【００５１】
上記実施例１、２及び比較例１で求めたインディゴカルミンの分解速度を対比して表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
上記表１から本発明のようにすれば、対称処理物質が短時間で効率よく分解処理できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の水処理装置は、特に限定されないが、例えば、有機物を含む排水の浄化、汚染水の殺菌などに用いることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ，１ｂ 水処理装置
２ 処理室
３ 円筒状電極
４ 線状電極
５ 処理水貯槽
５１ 槽本体
６ ポンプ
７ａ，７ｃ 被処理水噴射ノズル
７ｂ，７ｄ 気体噴射ノズル
７１ 被処理水供給管
８ａ 混合気体供給手段
８１ 酸素ボンベ
８２ 酸素供給配管
８３ 窒素ボンベ
８４ 窒素供給配管
８５ ミキサー
８６ 混合気体供給配管
１０ 高電圧パルス発生装置（高圧電源）
Ｗ 被処理水
Ｍ 水滴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水、下水、排水等に含有される有機物、無機物、微生物を分解処理する水処理方法及びこの水処理方法に用いる水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上水、下水、産業排水、プールなどの分野で、水中の有機物の酸化分解、殺菌、脱臭等の処理のためにオゾンが用いられている（特許文献１参照）。
しかしながら、オゾンは酸化力が弱く、親水化、低分子化はできても無機化することはできない。また、ダイオキシン等の難分解性有機物は分解できない。
【０００３】
そこで、処理能力を向上させるために、放電によりオゾンを発生させるとともに、オゾンより酸化力が強いＯＨラジカルやＯラジカル等を発生させ、このオゾン及びラジカルを含む放電空間（放電場）に被処理水を曝すことによって、オゾンだけでなく、ラジカルによっても酸化処理するようにした水処理装置が提案されている（特許文献２参照）。
しかし、ラジカルは寿命が短く、消滅しやすく、そのため効率が悪く、上記のような先に提案された水処理装置ではラジカルによる酸化作用を十分に発揮させることができない。
【０００４】
そこで、本発明の発明者は、接地電極である円筒電極の中心軸に沿って電圧印加電極である線状電極を設け、線状電極に高電圧を印加して両電極間で放電を生じさせるとともに、この放電空間に被処理水を水滴状にして供給し、放電空間内で生じるラジカルやオゾン等の活性種によって被処理水中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置を先に提案している（特許文献３参照）。
すなわち、この水処理装置は、放電によってラジカルやオゾンをつぎつぎに発生させるとともに、被処理水を水滴化して、このラジカルやオゾンとの接触表面積を上げることによって処理効率を良くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６７０９６号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９９７７号公報
【特許文献３】特開２００９−２４１０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記先に提案された水処理装置の場合、従来の方法に比べれば処理効率がよかったが、実用化するにあたってはさらに処理効率をよくすることが求められている。
すなわち、上記水処理装置においては、水滴ができるだけ長時間放電空間に止まっている必要があるが、水滴を長時間放電空間に止まっているようにするには、電極を大きく長くすることが必要になり、装置が大型化するとともに、放電に要する電気エネルギーも多量に必要となり、コストがかかるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みて、エネルギーコストをあまりかけず、かつ、装置を大型化することなく、水処理を効率よく行うことができる水処理方法及びこの水処理方法に用いる水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明にかかる水処理方法（以下、「本発明の水処理方法」と記す）は、放電空間内に被処理水を水滴化して噴射し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理方法であって、水滴の噴射方向に向かうように、酸素を含む気体を噴射して、この気体と噴射された水滴とを前記放電空間内で衝突させることを特徴としている。
【０００９】
一方、本発明にかかる水処理装置（以下、「本発明の水処理装置」と記す）は、被処理水噴射ノズルから噴射された被処理水の水滴を放電空間内に供給し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置であって、被処理水噴射ノズルから噴射された水滴の噴射方向と異なる方向から放電空間内で水滴と衝突するように酸素を含む気体を噴射する気体噴射ノズルを備えることを特徴としている。
【００１０】
本発明において、放電方式は、高エネルギーの電子や紫外線が発生する放電が発生すれば、特に限定されないが、一方の電極を電圧印加電極とし、他方の電極を接地電極と、電圧印加電極に高圧パルス電圧を印加する方式が挙げられる。
上記電圧印加電極及び接地電極の材質は、特に限定されないが、耐食性を考慮するとチタンやステンレス鋼が好ましい。
【００１１】
電極の形状は、特に限定されないが、接地電極としては、特に限定されないが、円筒電極、円筒メッシュ電極などの円筒状電極、平板電極などが挙げられる。
一方、電圧印加電極としては、例えば、接地電極が円筒状電極の場合、円筒状電極の中心軸に沿って設けられるワイヤー電極、ネジ状電極、剣山状電極、ワイヤーブラシ状電極などが挙げられ、接地電極が平板電極の場合、この平板電極に平行に設けられる平板電極が挙げられる。
【００１２】
また、電圧印加電極及び接地電極は、処理室内に1対だけでなく複数対設けるようにしても構わない。
【００１３】
電圧印加電極と接地電極との間に印加される放電電圧は、放電が起きる電圧であれば特に限定されない。
【００１４】
本発明において、気体噴射ノズルから噴射される気体は、酸素を含んでいて、放電空間で発生するＯＨラジカル、Ｏラジカルやオゾンなどの活性種の発生を促進できれば、特に限定されないが、２５〜９０容量％（より好ましくは４０〜９０容量％）の酸素を含むことが好ましい。
すなわち、気体中の酸素濃度が低すぎると、ＯＨラジカルやＯラジカルの発生量が不足し、分解効率が悪くなり、気体中の酸素濃度が高すぎると、分解効率は高くなるものの、放電状態が安定しないおそれがある。
なお、酸素以外の気体としては、特に限定されないが、窒素が好ましい。
【００１５】
酸素と窒素を上記濃度範囲に混合して供給する方法としては、特に限定されないが、例えば、以下のような方法が挙げられる。
（１）酸素ボンベ及び窒素ボンベからポンプを用いて酸素ガス及び窒素ガスを配管でそれぞれ処理室に送り、それぞれ放電空間の水滴に向かうように供給するとともに、処理室内で酸素と窒素を混合する方法。
（２）酸素ガスの配管と窒素ガスの配管を途中で合流させて混合したのち、処理室内に送る方法。
（３）ＰＳＡ(Pressure Swing Adsorption)酸素濃縮装置及びブロワを用いて高濃度の酸素ガス及び空気を途中で合流させたのち、所定の濃度として処理室内に送る方法。
【００１６】
気体噴射ノズル及び被処理水噴射ノズルの噴射方向は、噴射された気体と水滴とが、放電空間内で衝突すれば、特に限定されないが、気体噴射ノズルの噴射孔の中心軸と被処理水噴射ノズルの噴射孔の中心軸とが同一線状に並ぶように配置することが好ましい。
気体噴射ノズル及び被処理水噴射ノズルの噴射パターンは、特に限定はされないが、放電空間の気体噴射ノズル及び被処理水噴射ノズルの噴射方向に直交する任意の面で、気体噴射ノズルから噴射された気体の広がり面積と、被処理水噴射ノズルから噴射された水滴の広がり面積とが一致する完全に重なるように噴射されることが好ましい。
【００１７】
そして、例えば、接地電極が円筒メッシュ電極であって、気体噴射ノズルから噴射される気体及び被処理水噴射ノズルから噴射される水滴をそれぞれ円筒メッシュ電極の網目を通過させて放電空間内に供給する方式においては、円筒メッシュ電極の中心軸方向が長いため、噴射方向に直交する面での噴射パターンが、円筒メッシュ電極の中心軸方向が長い長方形あるいは楕円形状に噴射することが好ましい。すなわち、充四角錘型あるいは扇型の噴射パターンの噴射ノズルを用いることが好ましい。
一方、接地電極が円筒状電極であって、中心軸方向の一方に気体噴射ノズルを設け、他方に被処理水噴射ノズルを設け、それぞれ円筒状電極の円筒の端部から円筒状電極内に供給する方式においては、円筒状電極の中心軸に直交する面において円形となるように噴射することが好ましい。すなわち、充円錐型の噴射パターンの噴射ノズルを用いることが好ましい。
【００１８】
さらに、被処理水噴射ノズル及び気体噴射ノズルは、衝突位置を調整できるように、その少なくともいずれか一方が、他方に対して進退可能に設けられていることが好ましい。
なお、上記被処理水噴射ノズルから噴射される水滴の大きさは、電極の大きさ等によって適宜好ましい範囲が決定される。すなわち、水滴は、電空間内で発生するラジカル及びオゾンとの接触を高めるために、出来るだけ細かくして、放電空間内に集中して噴射供給されることが好ましいが、あまり細かくすると、噴角が広がり、放電空間内に供給されない水滴が増えて、逆に処理効率が悪くなるおそれがある。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように、本発明にかかる水処理方法及び水処理装置は、放電空間内に被処理水を水滴化して噴射し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理方法であって、水滴の噴射方向に向かうように、酸素を含む気体を噴射して、この気体と噴射された水滴とを前記放電空間内で衝突させるようになっているので、エネルギーコストをあまりかけず、かつ、装置を大型化することなく、水処理を効率よく行うことができる。
【００２０】
すなわち、被処理水噴射ノズルから噴射された水滴は、反対方向から気体噴射ノズルから噴射された気体と放電空間内で衝突することによって、噴射方向の運動エネルギーが失われ、減速して、放電空間内での滞留時間が長くなる。また、衝突によって細かい水滴に粉砕される水滴も発生する。
したがって、放電空間で発生する活性種に長時間曝されるとともに、活性種に接触する被処理水の時間あたりの表面積が大きくなり、処理効率が向上する。
【００２１】
また、気体噴射される気体が、活性種であるラジカルやオゾンの発生源である酸素を含んでいるので、別途酸素供給手段を設ける必要がない。
したがって、エネルギーコストをあまりかけず、かつ、装置を大型化する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明にかかる水処理装置の第１の実施の形態を説明する概略図である。
【図２】図１の水処理装置の高電圧パルス発生装置の回路図である。
【図３】本発明にかかる水処理装置の第２の実施の形態の要部を模式的にあらわす図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本発明にかかる水処理装置の第１の実施の形態をあらわしている。
【００２４】
図１に示すように、この水処理装置１ａは、処理室２と、円筒状電極３と、線状電極４と、処理水貯槽５と、ポンプ６と、被処理水噴射ノズル７ａと、気体噴射ノズル７ｂと、被処理水供給管７１と、混合気体供給手段８ａと、高圧電源である高電圧パルス発生装置１０と、を備えている。
処理室２は、例えば、アクリル樹脂等の絶縁材料で形成され、あるいは、ステンレス鋼の筒状体の内面が絶縁材料で被覆された形成されて、円筒状をしている。
【００２５】
処理室２は、上蓋２３を備え、この上蓋２３に被処理水噴射ノズル７ａが噴射孔を下方に向けるとともにその中心軸を処理室２の中心軸に一致させるように固定されている。
処理室２の下端部には、排気管２５が設けられている。排気管２５の途中または出口にはオゾン除去フィルター等のオゾン除去装置を設けることが好ましい。
【００２６】
円筒状電極３は、例えば、ステンレス鋼製の２．５メッシュ、線径１．１ｍｍの金網を円筒状に加工することによって得られ、外径が処理室本体２１の内径より少し小さくなっている。
線状電極４は、例えば、直径１ｍｍのチタン鋼線で形成され、円筒状電極３の中心軸に沿うように設けられている。
【００２７】
処理水貯槽５ａは、槽本体５１と、蓋５２とを備えている。
槽本体５１は、上部開口の箱状をして下端でポンプ６に接続されている。
【００２８】
蓋５２は、処理室２の下端開口を臨む部分に設けた孔５２ａを除き、槽本体５１の上部開口を閉じ、かつ、処理室２を下方から支持するとともに、気体噴射ノズル７ｂが噴射孔を上方に向けるとともにその中心軸を処理室２の中心軸に一致させるように固定されている。る。
ポンプ６は、槽本体５１中の貯留された被処理水Ｗを、被処理水供給管７１を介して被処理水噴射ノズル７ａに送るようになっている。
【００２９】
被処理水噴射ノズル７ａは、被処理水を粒径が１５００μｍ以下の水滴Ｍからなるミスト状態にして噴射するようになっている。
また、被処理水噴射ノズル７ａは、噴射孔の中心軸が円筒状電極３の中心軸に一致するとともに、被処理水噴射ノズル７ａから噴射される全ての水滴が円筒状電極３の高さ方向の中央の水平面内で、円筒状電極３の内径とほぼ同じか少し小さい直径の円形内に収まるような噴角で充円錐状に被処理水を噴射するようになっている。なお、上記噴角とは、ノズルから噴射された被処理水ミスト中の水滴は放物線をえがきつつ落下するため、ノズルの噴射口から出た直後の被処理水ミストの広がり角度を意味する。
さらに、被処理水噴射ノズル７aは、図示していないが、周囲にねじが刻設されていて、このねじに螺合したナットを進退させることによって、気体噴射ノズル７ｂに対して進退するようになっている。
気体噴射ノズル７ｂは、噴射孔の中心軸が円筒状電極３の中心軸に一致するとともに、
気体噴射ノズル７ｂから噴射された気体が円筒状電極３の高さ方向の中央の水平面内で、円筒状電極３の内径とほぼ同じか少し小さい直径の円形内に収まるような噴角で充円錐状に気体として以下に述べる混合気体供給手段８ａから供給される混合気体Ｇを噴射するようになっている。
【００３０】
混合気体供給手段８ａは、酸素ボンベ８１と、酸素供給管８２と、窒素ボンベ８３と、窒素供給管８４と、ミキサー（マツモト機械製、GM-A２）８５と、混合気体供給管８６とを備えている。
【００３１】
ミキサー８５は、酸素ボンベ８１から酸素供給管８２を介して送られてきた酸素と、窒素ボンベ８３から窒素供給管８４を介して送られてきた窒素とを、酸素が所定の混合比率に混合するようになっている。
混合気体供給管８６は、ミキサー８５で混合されて得られた混合気体を気体噴射ノズル７ｂに供給するようになっている。
なお、混合気体中の酸素濃度は、２５容量％〜９０％に設定されている。
【００３２】
高電圧パルス発生装置１０は、図２に示すように、高圧直流電源１０１、コンデンサ１０２、抵抗１０３、トリガトロンギャップスイッチ１０４、パルストランス１０５およびトリガ回路１０６を備えている。
【００３３】
そして、高電圧パルス発生装置１０は、以下のように動作する。
すなわち、高圧直流電源１０１からの電流が抵抗１０３を介してコンデンサ１０２に供給され、コンデンサ１０２が充電される。目標電圧までコンデンサ１０２が充電された後、トリガ回路１０６からの高電圧のトリガパルスによりトリガトロンギャップスイッチ１０４がオン状態になる。このとき、コンデンサ１０２に充電された電荷がパルストランス１０５の１次側に流れ込み、相互インダクタンスにより２次側にパルス状の誘起電圧が発生する。
【００３４】
このようにしてパルストランス１０５の２次側に生じた高電圧パルスは、線状電極４と円筒状電極３との間に印加される。
すなわち、端子１０７が、線状電極４に導通状態にされ、端子１０８が円筒状電極４と導通状態にされる。
【００３５】
端子１０７、１０８間に出力されるパルスの繰り返し数は、トリガ回路１０６におけるトリガパルスの出力頻度を変えることによって制御される。また出力パルスの電圧は、高圧直流電源１０１の出力電圧を切り替えることによって制御される。
【００３６】
この水処理装置１ａは、以下のようにして、被処理水Ｗ中の有機化合物を分解処理する。
すなわち、処理水貯槽５に有機物等を含む被処理水Ｗを仕込む。
【００３７】
そして、高電圧パルス発生装置１０によって、円筒状電極３と線状電極４との間に、高電圧をパルス状に印加し、円筒状電極３内に上下方向に円柱状となった放電空間を形成する。また、ポンプ６を駆動させて、槽本体５１内の被処理水Ｗを、被処理水供給管７１を介して被処理水噴射ノズル７ａに送り、円筒状電極３の上方から円筒状電極３内に向かって水滴化して噴射するとともに、混合気体供給手段８ａから気体噴射ノズル７ｂに混合気体を送り、気体噴射ノズル７ｂから混合気体を円筒状電極３の下方から円筒状電極３内に向かって噴射する。
また、処理室２の下端まで落下してきた処理水は、孔５２ａを通り、槽本体５１内に戻り、被処理水Ｗと混ざり合い、再び被処理水供給管７１を介して被処理水噴射ノズル７ａに送られる。すなわち、循環する。
【００３８】
この水処理装置１ａは、上記のようになっており、処理水水槽５の槽本体５１内に貯留された被処理水Ｗが、ポンプ６によって被処理水供給管７１を介して被処理水噴射ノズル７ａに送られて、円筒状電極３と線状電極４との間に生じた放電空間内に向かって水滴Ｍにして噴射される。
そして、被処理水噴射ノズル７ａから噴射された水滴Ｍは、放電空間内で下方から噴射されてくる混合気体Ｇに衝突し、この衝突によって破砕されて小さな水滴になるとともに、混合気体圧によって落下速度が低下する。
【００３９】
したがって、放電空間で生じた活性種と、被処理水との接触総面積が大きくなるとともに、放電空間内での滞留時間が長くなり、被処理水の活性種との接触時間も長くなる。すなわち、処理効率が向上する。
【００４０】
また、この水処理装置１ａは、上記のように、気体噴射ノズル７ｂから、酸素が２５〜９０容量％、窒素が残部である混合気体Ｇが供給されるので、ＯＨラジカル、Ｏラジカルが多量に効率よく発生し、より処理を速く行うことができる。しかも、別途、酸素供給手段を設ける必要がないので、装置全体を大型化することもないし、エネルギーコストもあまりかからない。
さらに、この水処理装置１ａは、処理室２の下端まで落下してきた処理水が、孔５２ａを通り、槽本体５１内に戻り、被処理水と混ざり合い、再び被処理水供給管７１を介して被処理水噴射ノズル７ａに送られ、循環するようになっているので、被処理水中の処理対象物質を確実に処理することができる。
【００４１】
図３は、本発明にかかる水処理装置の第２の実施の形態をあらわしている。
図３に示すように、この水処理装置１ｂは、以下に述べる構成以外は、上記水処理装置１aと、同じ構成となっている。
【００４２】
すなわち、この水処理装置１ｂは、被処理水噴射ノズル７ｃ及び気体噴射ノズル７ｄが、処理室２内で、互いの噴射孔の中心軸が、同一線上に載るとともに、円筒状電極３の上下方向の中間位置で、円筒状電極３の中心軸に直交するように円筒状電極３を挟んで対向するように設けられている。
そして、被処理水噴射ノズル７ｃは、噴射された被処理水の水滴Ｍが円筒状電極３の網目を通過して放電空間内に供給されるとともに、水滴が円筒状電極３の中心軸に沿う垂直面に達したとき、上下方向が円筒状電極３の高さ方向の長さとほぼ同じ長さ、水平方向が円筒状電極３の内径とほぼ同じ長さの長方形に広がるように、四角錘形に被処理水を噴射するようになっている。
【００４３】
一方、気体噴射ノズル７ｄは、噴射された混合気体が円筒状電極３の網目を通過して放電空間内に供給されるとともに、円筒状電極３の中心軸に沿う垂直面に達したとき、上下方向が円筒状電極３の高さ方向の長さとほぼ同じ長さ、水平方向が円筒状電極３の内径とほぼ同じ長さの長方形に広がるように、四角錘形に混合気体を噴射するようになっている。
【００４４】
この水処理装置１ｂは、以上のように、被処理水噴射ノズル７ｃから噴射された水滴が、放電空間内で、気体噴射ノズル７ｄから噴射された混合気体に衝突し、細かく破砕されるとともに、水平方向の運動エネルギーが失われ、円筒状電極３の内部を下方に向かって落下するものが多くなる。したがって、被処理水との接触総面積が大きくなるとともに、放電空間内での滞留時間が長くなり、被処理水の活性種との接触時間も長くなる。すなわち、処理効率が向上する。
【００４５】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、高電圧パルス発生装置を備えていたが、高電圧パルス発生装置は市販のものを別途容易するようにしても構わない。
上記の実施の形態では、被処理水が循環するようになっていたが、被処理水槽と放電空間を通過した処理水を受ける処理水槽とを別に設けて循環させないようにしても構わない。
【００４６】
上記の実施の形態では、被処理水噴射ノズル及び気体噴射ノズルがそれぞれ処理室内に１つずつ設けられているが、複数ずつ設けられていても構わないし、被処理水噴射ノズルの数と気体噴射ノズルの数が異なっていても構わない。
上記の実施の形態では、円筒状電極がその中心軸を縦方向に向くように設けられていたが、円筒状電極を寝かせても構わない。
【００４７】
以下に、本発明の具体的な実施例を比較例と対比させて説明する。
【００４８】
（実施例１）
処理室２内に円筒状電極３と線状電極４とを平行に６対備えた以外は、図１に示す水処理装置１ａと同様の構成を備えた水処理装置を用い、以下の実験条件で被処理水としてインディゴカルミンの分解処理を行い、紫外可視分光光度計（島津製作所社製商品名ＵＶｍｉｎｉ−１２４０）を用いて６１０ｎｍでの吸光度によって、被処理水Ｗの処理時間の経過に伴う１分間当たりのインディゴカルミンの濃度低下量から分解速度を求めた。
〔実験条件〕
被処理水Ｗ中のインディゴカルミン初期濃度：約２０ｐｐｍ
被処理水Ｗ量：５リットル
被処理水Ｗの噴射速度（循環速度）：７Ｌ/分
充電電圧：２０ｋV
放電回数：１００回/秒
円筒状電極３の性状：２．５メッシュ、線径１．１ｍｍ、開孔率79.5％、溶接金網
円筒状電極３の外径：３９．５ｍｍ
円筒状電極３の長さ（中心軸方向の長さ）：３００ｍｍ
被処理水の水滴粒径：９２５μm
被処理水噴射ノズル７ａの噴霧パターン：充円錐
被処理水噴射ノズル７ａの噴角：１５°
被処理水噴射ノズル７ａから円筒状電極までの距離：１ｃｍ
混合気体の酸素窒素比： 酸素：窒素＝５０：５０
混合気体供給量：混合気体を処理室２内に１０Ｌ/分（常温・常圧）
混合気体噴射ノズル７ｂの噴霧パターン：充円錐
混合気体噴射ノズル７ｂの噴角：１５°
混合気体噴射ノズル７ｂから円筒電極までの距離：１ｃｍ
【００４９】
（実施例２）
処理室２内に円筒状電極３と線状電極４とを平行に６対備えた以外は、図２に示す水処理装置１ｂと同様の構成を備えた水処理装置を用い、以下の実験条件で被処理水としてインディゴカルミンの分解処理を行い、紫外可視分光光度計（島津製作所社製商品名ＵＶｍｉｎｉ−１２４０）を用いて６１０ｎｍでの吸光度によって、被処理水Ｗの処理時間の経過に伴う１分間当たりのインディゴカルミンの濃度低下量から分解速度を求めた。
〔実験条件〕
被処理水Ｗ中のインディゴカルミン初期濃度：約２０ｐｐｍ
被処理水Ｗ量：５リットル
被処理水Ｗの噴射速度（循環速度）：７Ｌ/分
充電電圧：２０ｋV
放電回数：１００回/秒
円筒状電極３の性状：２．５メッシュ、線径１．１ｍｍ、開孔率79.5％、溶接金網
円筒状電極３の外径：３９．５ｍｍ
円筒状電極３の長さ（中心軸方向の長さ）：３００ｍｍ
被処理水の水滴粒径：５２０μm
被処理水噴射ノズル７ｃの噴霧パターン：四角錘状
被処理水噴射ノズル７ｃの噴角：６５°
被処理水噴射ノズル７ｃから円筒状電極３までの距離：２３ｃｍ
混合気体の酸素窒素比： 酸素：窒素＝５０：５０
混合気体供給量：混合気体を処理室２内に１０Ｌ/分（常温・常圧）
気体噴射ノズル７ｄの噴射パターン：四角錘状
気体噴射ノズル７ｄの噴角：６５°
気体噴射ノズル７ｄから円筒電極までの距離：２３ｃｍ
【００５０】
（比較例１）
気体噴射ノズルから混合気体を噴射せず、処理室２の下方から単純に管径８mmのチューブを混合気体を処理室２内に供給した以外は、実施例１と同様にして処理を行うとともに、実施例１と同様にしてインディゴカルミンの分解速度を求めた。
【００５１】
上記実施例１、２及び比較例１で求めたインディゴカルミンの分解速度を対比して表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
上記表１から本発明のようにすれば、対称処理物質が短時間で効率よく分解処理できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の水処理装置は、特に限定されないが、例えば、有機物を含む排水の浄化、汚染水の殺菌などに用いることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ，１ｂ 水処理装置
２ 処理室
３ 円筒状電極
４ 線状電極
５ 処理水貯槽
５１ 槽本体
６ ポンプ
７ａ，７ｃ 被処理水噴射ノズル
７ｂ，７ｄ 気体噴射ノズル
７１ 被処理水供給管
８ａ 混合気体供給手段
８１ 酸素ボンベ
８２ 酸素供給配管
８３ 窒素ボンベ
８４ 窒素供給配管
８５ ミキサー
８６ 混合気体供給配管
１０ 高電圧パルス発生装置（高圧電源）
Ｗ 被処理水
Ｍ 水滴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間内に被処理水を水滴化して噴射し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理方法であって、
水滴の噴射方向に向かうように、酸素を含む気体を噴射して、この気体と噴射された水滴とを前記放電空間内で衝突させることを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
酸素を含む気体が、２５〜９０容量％の酸素を含む請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
被処理水噴射ノズルから噴射された被処理水の水滴を放電空間内に供給し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置であって、
被処理水噴射ノズルから噴射された水滴の噴射方向と異なる方向から放電空間内で水滴と衝突するように酸素を含む気体を噴射する気体噴射ノズルを備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
少なくとも一対の円筒状電極及び線状電極と、円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加して放電空間を形成する高圧電源とを備えている請求項３に記載の水処理装置。
【請求項５】
円筒状電極は、水滴が通過可能な多数の小孔を備えたメッシュ状材料からなり、被処理水噴射ノズル及び気体噴射ノズルがそれぞれ円筒状電極の外側面にその噴射方向を向けて設けられている請求項３または請求項４に記載の水処理装置。
【請求項６】
被処理水噴射ノズル及び気体噴射ノズルは、被処理水噴射ノズルが、下方に向かって被処理水を噴射し、気体噴射ノズルが、上方に向かって気体を噴射するように設けられている請求項３に記載の水処理装置。
【請求項７】
被処理水噴射ノズル及び気体噴射ノズルの少なくともいずれか一方が、他方に対して進退可能に設けられている請求項３〜請求項６のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１】
放電空間内に被処理水を水滴化して噴射し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理方法であって、
水滴の噴射方向に向かうように、酸素を含む気体を噴射して、この気体と噴射された水滴とを前記放電空間内で衝突させることを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
酸素を含む気体が、２５〜９０容量％の酸素を含む請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
被処理水噴射ノズルから噴射された被処理水の水滴を放電空間内に供給し、放電空間内で放電によって発生した活性種によって、水滴中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置であって、
被処理水噴射ノズルから噴射された水滴の噴射方向と異なる方向から放電空間内で水滴と衝突するように酸素を含む気体を噴射する気体噴射ノズルを備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
少なくとも一対の円筒状電極及び線状電極と、円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加して放電空間を形成する高圧電源とを備えている請求項３に記載の水処理装置。
【請求項５】
円筒状電極は、水滴が通過可能な多数の小孔を備えたメッシュ状材料からなり、被処理水噴射ノズル及び気体噴射ノズルがそれぞれ円筒状電極の外側面にその噴射方向を向けて設けられている請求項３または請求項４に記載の水処理装置。
【請求項６】
被処理水噴射ノズル及び気体噴射ノズルは、被処理水噴射ノズルが、下方に向かって被処理水を噴射し、気体噴射ノズルが、上方に向かって気体を噴射するように設けられている請求項３に記載の水処理装置。
【請求項７】
被処理水噴射ノズル及び気体噴射ノズルの少なくともいずれか一方が、他方に対して進退可能に設けられている請求項３〜請求項６のいずれかに記載の水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２４６９３（Ｐ２０１２−２４６９３Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６５６６５（Ｐ２０１０−１６５６６５）
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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